了解鋁合金時(shí)效強化的概念及過(guò)程
經(jīng)淬火后的鋁合金強度、硬度隨著(zhù)時(shí)間增加而發(fā)生顯著(zhù)提高的現象稱(chēng)之為時(shí)效，也稱(chēng)鋁合金的時(shí)效硬化。這是鋁合金強化的重要方法之一。
由定義可知，鋁合金時(shí)效強化的前提，先是進(jìn)行淬火，獲得飽和單相組織。在快冷淬火獲得的固溶體，不但溶質(zhì)原子是過(guò)飽和的，而且空位(晶體點(diǎn)缺陷)也是過(guò)飽和的，即處于雙重過(guò)飽和狀態(tài)。以Al -4%Cu合金為例，固溶處理后，過(guò)飽和α固溶體的化學(xué)成分就是合金的化學(xué)成分，即固溶體中鋼含量為4%。由Al-Cu 相圖可知，在室溫平衡態(tài)下，α固溶體的含銅量為0.5%，故3.5%Cu過(guò)飽和固溶于α相中。當溫度接近純鋁熔點(diǎn)時(shí)，空位濃度接近10-3數量級，而在常溫下，空位濃度為10-11數量級，二者相差10-8級。經(jīng)研究可知；鋁合金固溶處理溫度越高，處理后過(guò)飽和程度也越大，經(jīng)時(shí)效后產(chǎn)生的時(shí)效強化效果也越大。因此固溶處理溫度選擇原則是：在合金不過(guò)燒的前提下，固溶處理溫度盡可能增加。
固溶處理后的鋁銅合金，在室溫或某一溫度下放置時(shí)，發(fā)生時(shí)效過(guò)程。此過(guò)程實(shí)質(zhì)上是Al2Cu從過(guò)飽和固溶體中沉淀的過(guò)程。這種過(guò)程是通過(guò)成型和長(cháng)大進(jìn)行的，是一種擴散型的固態(tài)相變。它依下列順序進(jìn)行：a過(guò)→G.P區→θ’’相→θ’相→θ相
G.P區就是指富溶質(zhì)原子區，對Al-Cu合金而言，就是富銅區。鋁鋼合金的G.P區是銅原子在(100)晶面上偏聚或從聚而成的，呈圓片狀。它沒(méi)有完整的晶體結構，與母相共格。200℃不生成G.P 區。溫度再高，G.P區數目開(kāi)始減少。它可以在晶面處引起彈性應變?！ ?br />
θ’’相是隨時(shí)效溫度升高或時(shí)效時(shí)間增加，G.P區直徑增加，且銅、鋁原子逐漸形成規則排列，即正方有序結構。在θ’’過(guò)渡相附近造成的彈性共格應力場(chǎng)或點(diǎn)陣畸變區都大于G.P區產(chǎn)生的應力場(chǎng)，所以θ’’相產(chǎn)生的時(shí)效強化效果大于G.P區的強化作用。θ’相是指當繼續增加時(shí)效時(shí)間或時(shí)效溫度，θ’’相轉變成為θ’相。θ’相屬正方結構，θ’在(001)面上與基體鋁共格，在z軸方向由于錯配度過(guò)大，在(001)和(100)面上共格關(guān)系遭到部分破壞。θ相是平衡相，θ相的成分是Al2Cu，為正方有序結構。由于θ相脫離了母相，喪失了與基體的共格關(guān)系，引起應力場(chǎng)顯著(zhù)減弱。這也就意味著(zhù)合金的硬度和強度下降。
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